Boom Supersonic实现了没有音爆的超音速飞行

如果您最近一直在关注航空新闻，您一定会注意到 Boom Supersonic 公司最近刚刚通过其 XB-1 演示飞机突破了音障，最大的亮点是在其"无轰鸣声"巡航过程中，地面上没有人听到响亮的音爆。

自 20 世纪 70 年代中期协和号飞机以超过 2 马赫（约合 1354 英里/小时或 2180 公里/小时）的惊人速度运送商业乘客横渡大洋以来，超音速飞行就风靡一时。问题是，超音速飞行意味着一定会产生音爆。 虽然当你在航展上听到你最喜欢的美国空军或海军战斗机飞过时，它们听起来可能很酷，但事实上，破碎的窗户、受惊的宠物和牲畜，以及其他令人讨厌或破坏财产的东西就没那么酷了。 美国联邦航空局在1973年民用超音速飞行尚未出现时，就已经将喷气式飞机的飞行速度限制在亚音速。

初创公司Boom Supersonic的使命是生产一种名为"序曲"（Overture）的商用超音速喷气机，这种喷气机可以将横跨美国的飞行时间缩短 90 分钟，或将横跨大西洋的飞行时间缩短一半。

Boom公司的XB-1验证机于2024年3月首飞。 2024 年 10 月，XB-1 以超音速飞行。 而就在两周前，XB-1 才首次突破音障，在加利福尼亚莫哈韦沙漠上空试飞时达到 1.122 马赫。 在 XB-1 之前，还没有其他自主研发的喷气式飞机突破过音障......而且该公司在试飞时地面上没有听到任何音爆。

Boom Supersonic 公司创始人兼首席执行官布莱克-烁尔（Blake Scholl）说："XB-1 在首次超音速飞行中三次突破音障--没有发出爆鸣声。这证实了我们长久以来的信念：超音速旅行可以是经济实惠、可持续的，而且对机上和地面的乘客都很友好。"

XB-1 使用一种专门为Overture设计的涡扇推进系统，名为"交响"。 它是一种不使用后燃烧器的双蜗壳中旁路涡轮风扇，起飞时可产生 35000 磅（15876 千克）的推力和维持 1.7 马赫的速度。

根据 Boom 网站的介绍，"与亚音速涡轮风扇不同，这种新型推进系统将包括一个由 Boom 设计的轴对称超音速进气口、一个可变几何形状的低噪音排气喷嘴和一个被动冷却的高压涡轮"。

这种设计使 XB-1 能够在 3 万英尺（9144 米）以上的高空突破音障，这就是所有这些重要部件发挥作用的地方。 就在 3 万英尺左右，空气密度和温度的变化产生了一种被称为马赫截止物理学的现象。

当飞机（或任何物体）的速度超过被称为 1 马赫的声速时，这个速度会因高度、温度和气压的不同而发生巨大的变化：在海平面的额定大气条件下为 767 英里/小时（1235 公里/小时），而在 35000 英尺（10668 米）的高度则低至 660 英里/小时（1062 公里/小时）--它会产生一个向外和向下传播的冲击波......除非超过约 30000 英尺的"马赫分界线"，否则冲击波会向上反弹，消散在大气中。

早在 20 世纪 30 年代，西奥多-冯-卡尔曼（Theodore von Kármán）等空气动力学家就已经开始建立冲击波传播的理论模型，以及大气条件如何影响音爆。 1947 年，当老查克-耶格尔驾驶 X-1 号飞机突破音障时，他的速度超过了人类的飞行速度，科学家们也因此对音爆的传播方式有了更深入的了解。 到 20 世纪 60 年代，人们已经对高度、温度和风层如何影响冲击波折射有了相当深入的了解。

Boom Supersonic 公司打算制造的 Overture 客机效果图

如果我们很早就知道这一点，为什么不早点行动呢？ 这是因为效率和技术组合还不太合适。 例如，协和式飞机依靠其涡轮喷气发动机的强大动力，通过后燃烧达到 2 马赫的速度，因此无法保持在马赫数范围内。

如今，随着自动飞行控制、大气建模等技术的发展，以及效率更高的发动机设计的出现，让美国国家航空航天局（NASA）、洛克希德（Lockheed）和现在的 Boom 等公司正在将这些先进技术投入实际应用，以使更安静、更快速和更可持续的超音速飞行成为可能。

日本航空、美联航和美国航空已经向Overture下了总共130架飞机的订单。 同样，Boom 公司已经在北卡罗来纳州格林斯博罗建造了 Overture 超级工厂，预计每年将生产多达 66 架飞机。